给水泵汽轮机常见典型震动故障与诊断

给水泵汽轮机常见典型震动故障与诊断

陈禹1李桂玲2

内蒙古包钢钢联股份公司 工程服务公司 内蒙古包头市014000

摘要：给水泵作为电厂发电机组的重要辅机，对保障机组的安全经济运行有着重要的作用。文章以某机组跳机事件为研究对象，对引发此次机组跳机的故障原因进行诊断分析。通过分析机组工作原理，对引起机组跳机的触发信号以及会造成相应信号的故障原因进行梳理，再结合机组实际工作情况以及试验进行分析和排除。

关键词：汽轮机；给水泵；机组跳机；故障诊断

引言

给水泵是电厂中最重要的一种水泵，它的作用是向锅炉连续供给具有足够压力、流量的给水。往往给水泵的压力比锅炉汽水分离器的压力高出1 MPa。给水泵能否安全可靠地运行，直接关系到锅炉设备的安全运行。现代大型锅炉的给水泵容量大、转速高、压力高，另对泵的驱动调节方式、结构和材料等也有新的要求。当前单元机组均参与电网调峰，电网负荷早晚升降幅度大，稳定负荷持续时间短暂，机组都参与GCS性能考核。使得给水泵的流量变化区间加大，稳定区间短。它的扬程、吸入压力和给水温度也相应随着波动，从而使它具备了一些新的特点。因此，研究汽轮机给水泵机组跳机故障诊断具有重要现实意义。

1异常现象

该汽轮机给水泵机组稳定运行了约一年，在某次试验中突然出现了跳机现象。现场运行显示，该机组在转速达到3900 r/min(此转速为电动油泵自动切除转速)附近，机组完成电动油泵自动切除后，随即出现跳机现象。

查看运行参数可知，该机组跳机前运行平稳，给水泵进水流量稳定，润滑油温约在32℃。主蒸汽(机组进汽端)压力曲线平稳，无较大波动，乏汽(机组排汽端)压力曲线也平稳，凝水泵出口压力(给水泵进口端)也无明显波动。现场观察该机组整个过程的转速曲线，机组转速线性降低，直至停机。

为确定该汽轮机给水泵机组此次跳机的原因，通过分析机组的工作原理，明确促发机组跳机动作的信号源，并由此查找机组的故障位置。

2给水泵汽轮机工作参数的确定

给水泵汽轮机的工作参数是决定给水泵安全经济运行的先决因素，但它与主机抽汽有着很大的关系，因为给水泵汽轮机的工作蒸汽主要来自主机四段抽汽，冷再作为后备气源，辅助蒸汽作为启动气源。它所发出的功率又用于直接驱动给水泵，因此工况变动后，给水泵汽轮机的工作情况除与主机的工作密切相关外，还与被驱动的给水泵、凝汽器等设备的特性有关，它的功率、进汽参数及转速等都将在较大的范围内变化。这些参数的确定可按下述方法进行：

1）根据给水泵特性曲线及给水系统的管路特性求得不同给水量（即主汽轮机的新汽量或负荷变化）时的汽轮机-给水泵组的转速。

2）按水泵厂提供的性能曲线确定新工况下对应的给水泵出水压力和水泵效率，求得给水泵的功耗PP后计算给水泵汽轮机在新工况下的内功率Pi，即

（1）

式中：ηm为汽轮机-给水泵组的机械效率。

3）根据主汽轮机的变工况特性确定给水泵汽轮机在新工况下的进汽参数，根据主汽轮机向给水泵汽轮机供汽的抽汽口在不同工况下的抽汽压力p和抽汽焓值h，抽汽压力减去管道压力损失后即得给水泵汽轮机的进口压力po'、进口焓值ho'，假定与抽汽焓值相等。

4）根据凝汽器特性曲线确定给水泵汽轮机的排汽压力值。

5）估计给水泵汽轮机在新工况下的内效率nri，即可求得给水泵汽轮机在新工况下的抽汽量。

3确认跳机信号源

该机组跳机现象发生在其低转速运行阶段，分析该机组工作原理可知，触发机组速关阀动作的信号源可能如下:排气压力高于限值，汽轮机的润滑油压低于限值，速关阀驱动装置驱动油压低于限值。对引起机组速关阀动作的信号源进行逐一分析排除。

3.1 排气压力高分析

现场运行记录显示，该机组跳机前的排气压力处于正常范围，可排除机组排气压力过高引起速关阀关闭，导致机组跳机。

3.2 油压低分析

该机组汽轮机的润滑油和速关阀驱动装置的驱动油均来自双联泵主油泵或(和)电动油泵。滑油经滤油器后，在调压阀前分开，一路为汽轮机转子和传动减速机构润滑，一路进入机组保护系统。由此可知，引起机组汽轮机的润滑油压或(和)速关阀驱动装置驱动油压降低可能有如下原因。

1)输油管路泄漏

输油管道布置在机组外表面，现场检查未发现有明显的漏油痕迹，可排除此原因。

2)调压阀附近泄漏

现场记录显示，机组启动前电动油泵单独供油，调节阀前压力正常(>0.6 MPa)，表面此处未发生严重泄漏，可排除此原因。

3)溢油阀卡涩

在机组低转速运行阶段，电动油泵和双联泵同时为机组供油。在电动自动油泵切除前，总供油量约为69.1 L/min，机组所需油量为32 L/min，约有37.1L/min油量从溢油阀流出。此时，溢油阀处于较大开度。当电动油泵自动切除后，总供油量减少到34.6L/min，理论溢流量为2.6 L/min。如果溢油阀调整滞后，仍处于较大开度，系统供油会通过溢油阀大量排走。若引起调压阀前油压降低，超出了调压阀范围，低于了润滑油压限值，则油遮断器低油压保护滑阀动作，引起速关阀关闭，机组跳机。若引起速关阀驱动装置的驱动油压力降低，低于限值，无法克服弹簧力，速关阀关闭，机组跳机。

4)双联泵供油不足

机组在启动和低转速运行阶段，由电动油泵和双联泵同时供油。如果双联泵出现异常供油不足，在电动油泵切除后，系统供油量减少。若引起调压阀前油压降低，超出了调压阀范围，低于润滑油压限值，则油遮断器低油压保护滑阀动作，引起速关阀关闭，机组跳机。若引起速关阀驱动装置的驱动油压力降低，低于限值，无法克服弹簧力，速关阀关闭，机组跳机。

3.3 初步结论

将上述分析结果汇聚到表1，由表可知，触发汽轮机给水泵机组速关阀动作的信号源为汽轮机的润滑油压或(和)速关阀驱动装置驱动油压低，而引起该信号的故障原因可能为:(1)溢油阀卡涩;(2)双联泵供油不足。

表1 机组跳机原因分析结果表

4试验排查

为了进一步确认汽轮机给水泵机组的故障原因，需通过试验对剩下的疑点进行分析排查。首先对溢油阀进行检查，然后关闭溢油阀(增加溢油阀起跳压力，保证溢油阀不溢流)，对双联泵性能进行单独验证。

将双联泵拆卸出来，与电机相连进行试验，发现在多个转速(最高达600 r/min)下，双联泵均无法吸入滑油，且泵内也无异响。停机后尝试将双联泵的两个进口管道解开，从管接处注入滑油，此时管接处滑油液位无下降，出口也无滑油流出。将电机开启，缓慢升速，管接处滑油液位仍然无下降，进一步判定双联泵失效。

结论

随着我国的科技研究发展，在发电厂中采用状态检修法，从而对给水泵汽轮机的运行状态提供了保障，同时也促进了电厂的发展，更好的加强了人们的生活水平。与此同时，电厂需要在保证自身和国家利益的同时不断加强检修水平，从而为我国电力事业经济发展提供良好的平台。

参考文献：

[1]杨忠飞.浅谈火电厂给水泵给水泵汽轮机检修管理[J].中国新技术新产品，2011（24）：100-101.

[3]黎立政.浅析火电厂给水泵给水泵汽轮机常见故障的发生原因及检修方法[J].知识经济，2012（14）：93.